一种递进步长和期望输出均可变的储能系统优化控制方法技术方案

本发明专利技术公开了一种递进步长和期望输出均可变的储能系统优化控制方法，包括以下步骤：以单次充放电区间作为递进控制步长，建立控制步长和期望输出均可变的SOC临界限值循环充放电模型；构建以递进控制步长最大和整体期望输出波动率最小为目标的多目标优化函数；在SOC临界限值循环充放电模型的前提下，选用NSGA-Ⅱ算法对储能系统多目标优化函数进行求解计算，分别确定风电场储能系统多目标函数的最优解。本发明专利技术SOC临界限值循环充放电模式可保证ESS最大利用率，同时严格的充放电状态转换可避免频繁充放电，从而有力保障ESS性能的连续性；该控制策略下的平抑效果可有效衔接超短期预测与风电经济调度水平。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及功率波动平抑领域，尤其涉及。
技术介绍
风电场中配置一定容量比重的储能是平抑其波动性，平滑功率输出的有效方式，但目前风电场配置储能系统(ESS)造价昂贵，需在其寿命周期内充分利用所配置容量，提升其利用率及投入产出比；另一方面，ESS有效利用的同时需保障其运行的合理性，延长其使用寿命。为此，提升ESS利用率并同时保障其运行合理性将是ESS控制策略中必须解决的问题。以铅酸蓄电池和锂电池为代表的能量型储能在当前诸多示范工程中获得应用，该类型储能能量密度大、储能时间长，同时存在循环寿命短的缺点，应严格限制其充放电状态转换次数；同时因其相对较好的经济性和技术成熟性，在未来一定时间内仍是ESS工程的主流储能介质。目前对ESS的控制方法主要有以下几种:1.利用低通滤波消除风电功率波动中的高频成分，从而实现平滑输出；此种方法对荷电状态(SOC)因素考虑较少，ESS易出现过度充放状态。2.在控制流程中加入反馈补偿量修正ESS充放电功率，可协调SOC使其处于良好运行状态；但该方法可能使并网功率指令阶跃变化，并网功率平滑度受到影响。3.引入SOC反馈实时调整时间常数，依据SOC动态协调充放电功率和平抑目标；该方法下的风功率平抑效果具有不稳定性。上述相关研究注重于某一种影响因素的应对方法，对单一指标(如运行合理性)有效调节的同时易造成其它因素(如利用率)关注度的降低。
技术实现思路
本专利技术的目的就是为了解决上述问题，以铅酸蓄电池和锂电池此类能量型储能为研究对象，提出了，该方法可以大幅降低充放电状态转换次数，并可有效减少期望输出的波动程度，提升可调度性。为了实现上述目的，本专利技术采用如下技术方案:，包括以下步骤:(I)以单次充放电区间作为递进控制步长，建立控制步长和期望输出均可变的SOC临界限值循环充放电模型。(2)根据充放电极限功率约束条件和超短期风功率预测时间配合约束条件，构建以递进控制步长最大和整体期望输出波动率最小为目标的多目标优化函数。(3)在SOC临界限值循环充放电模型的前提下，选用NSGA-1I算法对储能系统多目标优化函数进行求解计算，分别确定风电场储能系统多目标函数的最优解。所述步骤(1)具体为:设定SOC上行和下行临界限值区间[Smaxd，Smaxu]和[Smind，SminJ，在递进控制步长区间内，选定上行或下行临界限值区间作为运行始端，则相应下行或上行的临界限值区间为对端位置，由始端朝向对端区间单向运行，且非线性变化，直至对端，此时充放电状态转换并按上述规律运行至始端SOC限值区间；其中，Smaxu〈l.0, Smind>0。所述SOC临界限值循环充放电模型的充放电规律为:当期望功率输出值Pi小于风功率输出值P(t)时，ESS充电，设定充放电标志λ值为I。当期望功率输出值Pi大于风功率输出值P(t)时，ESS放电，设定充放电标志λ值为-1。所述SOC临界限值循环充放电模型的充电或放电模型为:本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种递进步长和期望输出均可变的储能系统优化控制方法，其特征是，包括以下步骤：（1）以单次充放电区间作为递进控制步长，建立控制步长和期望输出均可变的SOC临界限值循环充放电模型；（2）根据充放电极限功率约束条件和超短期风功率预测时间配合约束条件，构建以递进控制步长最大和整体期望输出波动率最小为目标的多目标优化函数；（3）在SOC临界限值循环充放电模型的前提下，选用NSGA‑Ⅱ算法对储能系统多目标优化函数进行求解计算，分别确定风电场储能系统多目标函数的最优解。

【技术特征摘要】
1.一种递进步长和期望输出均可变的储能系统优化控制方法，其特征是，包括以下步骤: (1)以单次充放电区间作为递进控制步长，建立控制步长和期望输出均可变的SOC临界限值循环充放电模型； (2)根据充放电极限功率约束条件和超短期风功率预测时间配合约束条件，构建以递进控制步长最大和整体期望输出波动率最小为目标的多目标优化函数； (3)在SOC临界限值循环充放电模型的前提下，选用NSGA-1I算法对储能系统多目标优化函数进行求解计算，分别确定风电场储能系统多目标函数的最优解。2.如权利要求1所述的一种递进步长和期望输出均可变的储能系统优化控制方法，其特征是，所述步骤(1)具体为: 设定SOC上行和下行临界限值区间[Smaxd, Smaxu]和[Smind, Sminu],在递进控制步长区间内，选定上行或下行临界限值区间作为运行始端，则相应下行或上行的临界限值区间为对端位置，由始端朝向对端区间单向运行，且非线性变化，直至对端，此时充放电状态转换并按上述规律运行至始端SOC限值区间；其中，SmaxiKl.0, Smind>0。3.如权利要求1所述的一种递进步长和期望输出均可变的储能系统优化控制方法，其特征是，所述SOC临界限值循环充放电模型的充放电规律为: 当期望功率输出值Pi小于风功率输出值p(t)时，ESS充电，设定充放电标志λ值为I ; 当期望功率输出值Pi大于风功率输出值p(t)时，ESS放电，设定充放电标志λ值为-1。4.如权利要求3所述的一种递进步长和期望输出均可变的储能系统优化控制方法，其特征是，所述SOC临界限值循环充放电模型的充电或放电模型为:^ΣS )t=ticQ丄 S [^.-印)]^ = K' d - 5?)Jh t=tid0 其中，i为递进控制区间序列号；Λ t为风功率数据采集时间间隔，单位为min ；nic为充电区间内的数据采集次数；1^为放电区间的采集次数；Pic;、Pid为递进控制区间i内的充、放电期望功率输出值；P (t)为风电输出功率；[tic;(l，ticf]、[tid0, tidf]分别为充、放电区间的各自始末时刻；n。表示储能系统的充电效率为储能系统能量容量，单位MW.h ；Simax为第I递进控制区间内SOC充电限值，且Simax e [Smaxd, Smaxu] ；Sic0为第i递进控制区间内充电时的SOC初始值；η d表示储能系统的放电效率；Sid(l为第i递进控制区间内放电时的SOC初始值；Simin为第i递进控制区间内SOC放电限值，且Simin e [Smind, Sminu]。5.如权利要求2所述的一种递进步长和期望输出均可变的储能系统优化控制方法，其特征是，所述充放电状态转换判据为:2(i) = -l...

【专利技术属性】
技术研发人员：张峰，梁军，张旭，
申请(专利权)人：山东大学，
类型：发明
国别省市：山东;37